大家好，我是徐愛卿。博客地址：flutterall.com

引言

Android網(wǎng)絡(luò)編程一直都是我想記錄的一篇文章，由于種種原因，一直推遲，終于在在今天開始寫了。這是一個好的開始，O(∩_∩)O哈哈~。
網(wǎng)絡(luò)上有很多關(guān)于Android網(wǎng)絡(luò)編程的文章，我感覺沒有一個適當?shù)目偨Y(jié)合適我的。所以，今天我決定將Android網(wǎng)絡(luò)編程的系列文章做一個總結(jié)，在這里與大家分享。
這幾篇系列文章總的分為兩大模塊：Socket編程與HTTP編程（關(guān)于在Android中的）。今天我們先來看看通過Socket編程實現(xiàn)的服務(wù)器與客戶端（我們這里是手機端）之間的通信。

這篇文章你能學到什么？

• 了解網(wǎng)絡(luò)通信的基本原理
• 學會最基礎(chǔ)的Socket通信原理（萬丈高樓平地起）
• 明白TCP協(xié)議與UDP協(xié)議的區(qū)別與適用場景

網(wǎng)絡(luò)編程基礎(chǔ)

TCP/IP協(xié)議

我們先看看從宏觀上來看兩臺機器是如何通信的。
我們通過QQ和服務(wù)器進行通信，都需要哪些東西呢？
兩臺主機進行通信，需要知道雙方電腦的的地址（也就是IP地址）；知道兩個電腦的地址之后，我們還需要知道我發(fā)送到目的電腦的目的軟件（使用端口標記）。這樣兩臺電腦連接成功之后就可以進行通信了。
那么這些東西例如：目的地如何規(guī)定，發(fā)送的數(shù)據(jù)如何包裝，放到哪里？這中間就需要有各種協(xié)議。大家都使用這個協(xié)議，統(tǒng)一成一個規(guī)范，這樣符合這個規(guī)范的各種設(shè)備之間能夠進行兼容性的通信。
最為廣泛的的協(xié)議就是OSI協(xié)議和TCP/IP協(xié)議了，但是OSI協(xié)議較為繁瑣，未推廣（想了解的自己Google）。反而TCP/IP(transfer control protocol/internet protocol,傳輸控制協(xié)議/網(wǎng)際協(xié)議)協(xié)議簡單明了，得到現(xiàn)今的廣泛使用。
TCP/IP準確的說是一組協(xié)議，是很多協(xié)議的集合，是一組協(xié)議集合的簡稱。來看看：

下面以QQ的數(shù)據(jù)傳輸為例子：

QQ的數(shù)據(jù)傳輸

IP地址、端口

在上節(jié)中我們知道端到端的連接提到了幾個關(guān)鍵的字眼：IP地址、端口；
IP地址用來標記唯一的計算機位置，端口號用來標記一臺電腦中的不同應(yīng)用程序。
其中IP地址是32為二進制，例如：192.168.0.0.1等等，這個組合方式是一種協(xié)議拼起來的，詳情Google。
端口號范圍是0_{65536，其中0}1023是系統(tǒng)專用，例如：

IP地址和端口號組成了我們的Socket，也就是“套接字”,Socket只是一個API。
Socket原理機制：
通信的兩端都有Socket
網(wǎng)絡(luò)通信其實就是Socket間的通信
數(shù)據(jù)在兩個Socket間通過IO傳輸

單獨的Socke是沒用任何作用的,基于一定的協(xié)議（比如：TCP、UDP協(xié)議）下的socket編程才能使得數(shù)據(jù)暢通傳輸，下面我們就開始吧。

基于TCP（傳輸控制協(xié)議）協(xié)議的Socket編程

以下將“基于TCP（傳輸控制協(xié)議）協(xié)議的Socket編程”簡稱為TCP編程

既然基于TCP，那么就有著它的一套代碼邏輯體系。我們只需要在Socket API的幫助下，使用TCP協(xié)議，就可以進行一個完整的TCP編程了。

主要API：
Socket，客戶端相關(guān)

• 構(gòu)造方法
  public Socket(String host, int port) throws UnknownHostException, IOException
  釋義：創(chuàng)建一個流套接字并將其連接到指定主機上的指定端口號（就是用來連接到host主機的port端口的）
• 方法

|方法名稱 | 方法功能|
| ------------- :|-------------:|
|getInputStream()) | 拿到此套接字的輸入流，收到的數(shù)據(jù)就在這里 |
|getOutputStream()| 返回此套接字的輸出流。 要發(fā)送的數(shù)據(jù)放到這里|

ServerSocket,服務(wù)器相關(guān)

• 構(gòu)造方法
  ServerSocket(int port)
  釋義：創(chuàng)建服務(wù)端的監(jiān)聽port端口的套接字
• 方法
  Socket accept() throws IOException偵聽并接受到此套接字的連接。此方法在連接傳入之前一直阻塞。服務(wù)端通過這個方法拿到與客戶端建立端到端的連接的socket。

總體流程圖示：

Socket通信流程

• TCP編程的服務(wù)端流程：
  1.創(chuàng)建ServerSocket類對象-serverSocket
  2.使用serverSocket開始一直阻塞監(jiān)聽，等待客戶端發(fā)送來數(shù)據(jù)并且得到socket
  3.根據(jù)socket的輸入流讀取客戶端的數(shù)據(jù)，根據(jù)socket的輸出流返回給客戶端數(shù)據(jù)
  4.關(guān)閉socket以及IO流
• TCP編程的客戶端對象
  1.創(chuàng)建客戶端的socket對象
  2.使用客戶端的socket對象的輸出流發(fā)送給服務(wù)器數(shù)據(jù)，使用客戶端的socket對象的輸入流得到服務(wù)端的數(shù)據(jù)

TCP編程

下面我們使用上面的TCP編程的流程來實現(xiàn)：手機發(fā)送信息到服務(wù)器，服務(wù)器返回給我們數(shù)據(jù)。

服務(wù)端的話，這里使用eclipse。使用Eclipse新建一個Server.java來處理服務(wù)器端的邏輯?？蛻舳说脑捠褂肁S來新建一個Client.java文件。然后運行服務(wù)器，在運行手機上的程序，從手機上發(fā)送一段內(nèi)容到服務(wù)器端接收。大概就是這里流程。

手機發(fā)送信息到服務(wù)器，服務(wù)器返回給我們數(shù)據(jù)

服務(wù)器端：

服務(wù)器端新建TcpSocketDemo工程

Code：

package com.hui;

import java.io.BufferedReader;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.InputStreamReader;
import java.io.OutputStream;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;

public class Server {

    public static void main(String[] args) {
     
        try {
            // 為了看流程，我就把所有的代碼都放在main函數(shù)里了,也沒有捕捉異常，直接拋出去了。實際開發(fā)中不可取。
            // 1.新建ServerSocket對象，創(chuàng)建指定端口的連接
            ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(12306);
            System.out.println("服務(wù)端監(jiān)聽開始了~~~~");
            // 2.進行監(jiān)聽
            Socket socket = serverSocket.accept();// 開始監(jiān)聽9999端口，并接收到此套接字的連接。
            // 3.拿到輸入流（客戶端發(fā)送的信息就在這里）
            InputStream is = socket.getInputStream();
            // 4.解析數(shù)據(jù)
            InputStreamReader reader = new InputStreamReader(is);
            BufferedReader bufReader = new BufferedReader(reader);
            String s = null;
            StringBuffer sb = new StringBuffer();
            while ((s = bufReader.readLine()) != null) {
                sb.append(s);
            }
            System.out.println("服務(wù)器：" + sb.toString());
            // 關(guān)閉輸入流
            socket.shutdownInput();

            OutputStream os = socket.getOutputStream();
            os.write(("我是服務(wù)端,客戶端發(fā)給我的數(shù)據(jù)就是："+sb.toString()).getBytes());
            os.flush();
            // 關(guān)閉輸出流
            socket.shutdownOutput();
            os.close();

            // 關(guān)閉IO資源
            bufReader.close();
            reader.close();
            is.close();

            socket.close();// 關(guān)閉socket
            serverSocket.close();// 關(guān)閉ServerSocket

        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

注意：
在使用TCP編程的時候，最后需要釋放資源，關(guān)閉socket(socket.close())；關(guān)閉socket輸入輸出流（socket.shutdownInput()以及socket.shutdownOutput()）；關(guān)閉IO流(is.close() os.close())。需要注意的是：關(guān)閉socket的輸入輸出流需要放在關(guān)閉io流之前。因為， <u>**關(guān)閉IO流會同時關(guān)閉socket，一旦關(guān)閉了socket的，就不能再進行socket的相關(guān)操作了。而，只關(guān)閉socket輸入輸出流（socket.shutdownInput()以及socket.shutdownOutput()）不會完全關(guān)閉socket，此時任然可以進行socket方面的操作。 **</u>所以要先調(diào)用socket.shutdownXXX，然后再調(diào)用io.close();

客戶端：

頁面文件沒什么好看的。然后就是點擊button的時候發(fā)送數(shù)據(jù)，收到數(shù)據(jù)展示出來。我們這里主要看點擊按鈕時做的事情。

public void onClick(View view){
        new Thread(){
            @Override
            public void run() {
                super.run();
                try {
                    //1.創(chuàng)建監(jiān)聽指定服務(wù)器地址以及指定服務(wù)器監(jiān)聽的端口號
                    Socket socket = new Socket("111.111.11.11", 12306);//111.111.11.11為我這個本機的IP地址，端口號為12306.
                    //2.拿到客戶端的socket對象的輸出流發(fā)送給服務(wù)器數(shù)據(jù)
                    OutputStream os = socket.getOutputStream();
                    //寫入要發(fā)送給服務(wù)器的數(shù)據(jù)
                    os.write(et.getText().toString().getBytes());
                    os.flush();
                    socket.shutdownOutput();
                    //拿到socket的輸入流，這里存儲的是服務(wù)器返回的數(shù)據(jù)
                    InputStream is = socket.getInputStream();
                    //解析服務(wù)器返回的數(shù)據(jù)
                    InputStreamReader reader = new InputStreamReader(is);
                    BufferedReader bufReader = new BufferedReader(reader);
                    String s = null;
                    final StringBuffer sb = new StringBuffer();
                    while((s = bufReader.readLine()) != null){
                        sb.append(s);
                    }
                    runOnUiThread(new Runnable() {
                        @Override
                        public void run() {
                            tv.setText(sb.toString());
                        }
                    });
                    //3、關(guān)閉IO資源（注：實際開發(fā)中需要放到finally中）
                    bufReader.close();
                    reader.close();
                    is.close();
                    os.close();
                    socket.close();
                } catch (UnknownHostException e) {
                    e.printStackTrace();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }.start();

    }

注意！
實際開發(fā)中的關(guān)閉IO資源需要放到finally中。這里主要是為了先理解TCP編程的socket通信。還有，上面講過的io.close()需要放到socket.showdownXX()后面。
關(guān)于new Socket("111.111.11.11", 12306)，如何查看本機地址，自己百度哦~~~

整體運行結(jié)果如下：

TCP的單線程編程

在上圖中，我們手機端發(fā)送完一個請求后，服務(wù)端（Server）拿到數(shù)據(jù)，解析數(shù)據(jù)，返回給客戶端數(shù)據(jù)，關(guān)閉所有資源，也就是服務(wù)器關(guān)閉了。這時，如果另一個客戶端再想跟服務(wù)器進行通信時，發(fā)現(xiàn)服務(wù)器已經(jīng)關(guān)閉了，無法與服務(wù)器再次進行通信。換句話說，只能跟服務(wù)器通信一次，服務(wù)端 只能支持單線程數(shù)據(jù)處理。也就是說，上面的服務(wù)器的代碼無法實現(xiàn)多線程編程，只能進行一次通信。
那么如果我們想實現(xiàn)server的多線程數(shù)據(jù)處理，使得server處理完我這個請求后不會關(guān)閉，任然可以處理其他客戶端的請求，怎么辦呢？

TCP的多線程編程

思路：
在上面例子中，我們執(zhí)行serversocket.accept()等待客戶端去連接，與客戶建立完連接后，拿到對應(yīng)的socket，然后進行相應(yīng)的處理。那么多個客戶端的請求，我們就一直不關(guān)閉ServerSocket，一直等待客戶端連接，一旦建立連接拿到socket，就可以吧這個socket放到單獨的線程中，從而實現(xiàn)這個建立連接的端到端通信的socket在自己單獨的線程中處理。這樣就能實現(xiàn)Socket的多線程處理。

• step1:
  創(chuàng)建ServerThread，單獨處理拿到的socket，使得客戶端到服務(wù)器端的這個socket會話在一個單獨的線程中。

package com.hui;

import java.io.BufferedReader;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStreamReader;
import java.io.OutputStream;
import java.net.Socket;

public class ServerThread extends Thread{

    private Socket socket;

    //在構(gòu)造中得到要單獨會話的socket
    public ServerThread(Socket socket) {
        this.socket = socket;
    }
    
    @Override
    public void run() {
        super.run();
        InputStreamReader reader = null;
        BufferedReader bufReader = null;
        OutputStream os = null; 
        try {
            reader = new InputStreamReader(socket.getInputStream());
            bufReader = new BufferedReader(reader);
            String s = null;
            StringBuffer sb = new StringBuffer();
            while((s = bufReader.readLine()) != null){
                sb.append(s);
            }
            System.out.println("服務(wù)器："+sb.toString());
            //關(guān)閉輸入流
            socket.shutdownInput();
            
            //返回給客戶端數(shù)據(jù)
            os = socket.getOutputStream();
            os.write(("我是服務(wù)端,客戶端發(fā)給我的數(shù)據(jù)就是："+sb.toString()).getBytes());
            os.flush();
            socket.shutdownOutput();
        } catch (IOException e2) {
            e2.printStackTrace();
        } finally{//關(guān)閉IO資源
            if(reader != null){
                try {
                    reader.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            
            if(bufReader != null){
                try {
                    bufReader.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            if(os != null){
                try {
                    os.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }
         
          
    }
    
}

• step2：
  創(chuàng)建MultiThreadServer

package com.hui;

import java.io.IOException;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;

public class MultiThreadServer {

    public static void main(String[] args) {
        try {
            ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(12306);
            //死循環(huán)
            while(true){
                System.out.println("MultiThreadServer~~~監(jiān)聽~~~");
                //accept方法會阻塞，直到有客戶端與之建立連接
                Socket socket = serverSocket.accept();
                ServerThread serverThread = new ServerThread(socket);
                serverThread.start();
            }
            
            
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch(Exception e){
            e.printStackTrace();
        }
    }

}

下面我使用兩個手機，多次進行與服務(wù)器的連接，演示如下：
總體結(jié)果：

TCP 的多線程通信

單獨看兩個手機

重要的事情說三遍！萬丈高樓平地起！萬丈高樓平地起?。∪f丈高樓平地起?。?！只有當我們明白了最底層的，知識才是最牢固的。上面的講解的是基于TCP協(xié)議的socket編程。而我們后來將要講的HTTP相關(guān)的大都是基于TCP/IP協(xié)議的。一個TCP/IP協(xié)議我們又不能直接使用，Socket可以說是TCP/IP協(xié)議的抽象與包裝，然后我們就可以做相對于TCP/IP的網(wǎng)絡(luò)通信與信息傳輸了。

UDP編程

上面我們講解了基于TCP協(xié)議的Socket編程，現(xiàn)在開始我們就開始講解基于UDP協(xié)議的Socket編程了。
UDP，是User Datagram Protocol，也就是用戶數(shù)據(jù)包協(xié)議。關(guān)鍵點在于“數(shù)據(jù)包”。主要就是把數(shù)據(jù)進行打包然后丟給目標，而不管目標是否接收到數(shù)據(jù)。主要的流程就是：<u>發(fā)送者打包數(shù)據(jù)（DatagramPacket）然后通過DatagramSocket發(fā)送，接收者收到數(shù)據(jù)包解開數(shù)據(jù)。</u>

主要API:
DatagramPacket，用來包裝發(fā)送的數(shù)據(jù)
構(gòu)造方法

• 發(fā)送數(shù)據(jù)的構(gòu)造
  DatagramPacket(byte[] buf, int length,SocketAddress address)
DatagramPacket(byte[] buf, int length, InetAddress address, int port)
  用來將長度為 length 的包發(fā)送到指定主機上的指定端口號。length 參數(shù)必須小于等于 buf.length。

• 接收數(shù)據(jù)的構(gòu)造：
  public DatagramPacket(byte[] buf, int length)
  用來接收長度為 length 的數(shù)據(jù)包。

DatagramSocket：

構(gòu)造方法
DatagramSocket()
構(gòu)造數(shù)據(jù)報套接字并將其綁定到 <u>本地主機上任何可用的端口 </u>。套接字將被綁定到通配符地址，IP 地址由內(nèi)核來選擇。

DatagramSocket(int port)
創(chuàng)建數(shù)據(jù)報套接字并將其綁定到<u>本地主機上的指定端口</u>。套接字將被綁定到通配符地址，IP 地址由內(nèi)核來選擇。

發(fā)送數(shù)據(jù)
send(DatagramPacket p)
從此套接字發(fā)送數(shù)據(jù)報包。DatagramPacket 包含的信息指示：將要發(fā)送的數(shù)據(jù)、其長度、遠程主機的 IP 地址和遠程主機的端口號。
接收數(shù)據(jù)
receive(DatagramPacket p)
從此套接字接收數(shù)據(jù)報包。當此方法返回時，DatagramPacket 的緩沖區(qū)填充了接收的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)報包也包含發(fā)送方的 IP 地址和發(fā)送方機器上的端口號。

下面開始代碼了

客戶端

主要頁面與上面的tcp一致，只不過是通訊時的方法改了。如下：

private void udp() {
        byte[] bytes = et.getText().toString().getBytes();
        try {
            /*******************發(fā)送數(shù)據(jù)***********************/
            InetAddress address = InetAddress.getByName("192.168.232.2");
            //1.構(gòu)造數(shù)據(jù)包
            DatagramPacket packet = new DatagramPacket(bytes, bytes.length, address, 12306);
            //2.創(chuàng)建數(shù)據(jù)報套接字并將其綁定到本地主機上的指定端口。
            DatagramSocket socket = new DatagramSocket();
            //3.從此套接字發(fā)送數(shù)據(jù)報包。
            socket.send(packet);
            /*******************接收數(shù)據(jù)***********************/
        //1.構(gòu)造 DatagramPacket，用來接收長度為 length 的數(shù)據(jù)包。
            final byte[] bytes1 = new byte[1024];
            DatagramPacket receiverPacket = new DatagramPacket(bytes1, bytes1.length);
            socket.receive(receiverPacket);
            runOnUiThread(new Runnable() {
                @Override
                public void run() {
                    tv.setText(new String(bytes1, 0, bytes1.length));
                }
            });

//            socket.close();
        } catch (UnknownHostException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (SocketException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }

    }

服務(wù)端

UDPServer

package com.hui;

import java.io.IOException;
import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;
import java.net.InetSocketAddress;

public class UDPServer {
    public static void main(String[] args) throws IOException {

        byte[] buf = new byte[1024];
        // 一：接受數(shù)據(jù)
        // 1.創(chuàng)建接受數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)包
        DatagramPacket packet = new DatagramPacket(buf, buf.length);
        // 2.創(chuàng)建UPD 的 socket
        DatagramSocket socket = new DatagramSocket(12306);
        // 3.接收數(shù)據(jù)
        System.out.println("服務(wù)端開始監(jiān)聽！~~~~");
        socket.receive(packet);
        // 4.處理數(shù)據(jù)
        System.out.println("服務(wù)端：" + new String(buf, 0, buf.length));

        // 二：返回數(shù)據(jù)
        DatagramPacket p = new DatagramPacket(buf, buf.length, packet.getAddress(), packet.getPort());
        socket.send(p);
        socket.close();
    }
}

UDP通信

TCP與UDP區(qū)別與使用場景

至此，基于TCP、UDP協(xié)議的Socket通信已經(jīng)講完了基礎(chǔ)部分。那么這兩個協(xié)議在實際中有什么區(qū)別，分別適用于什么場景呢？

TCP

對于TCP的數(shù)據(jù)傳輸而言，傳輸數(shù)據(jù)之前需要進行三次握手建立穩(wěn)定的連接。建立連接通道后，數(shù)據(jù)包會在這個通道中以字節(jié)流的形式進行數(shù)據(jù)的傳輸。由于建立穩(wěn)定連接后才開始傳輸數(shù)據(jù)，而同時還是以字節(jié)流的形式發(fā)送數(shù)據(jù)，所以發(fā)送數(shù)據(jù)速度較慢，但是不會造成數(shù)據(jù)包丟失。即使數(shù)據(jù)包丟失了，會進行數(shù)據(jù)重發(fā)。同時，如果收到的數(shù)據(jù)包順序錯亂，會進行排序糾正。

三次握手？？
這個網(wǎng)絡(luò)上的解釋太多了，想詳細了解的自行去百度上Google一下。<u>簡單理解</u>的就是這樣的：我家是農(nóng)村的，記得小時后爺爺在田里種地。到了晌午時間，奶奶快燒好飯后我都要去喊爺爺吃飯，因為干農(nóng)活的地離家里不遠不近的，我就跑到隔壁家里的平頂房上喊爺爺吃飯。我先大喊一聲“爺爺，回家吃飯啦”。爺爺如果聽到我說的話就會給我一個應(yīng)答“好的！知道了，馬上就回去，你們先吃吧！”我只有聽到了這句話，才知道爺爺這個時候能聽到我說的話，我然后就再次回答爺爺：“好的！那你快點！”這三句話說完，就確定了我能聽到爺爺?shù)膽?yīng)答，爺爺也能聽到我的回復(fù)。這樣我就確定我跟爺爺之間的喊話通道是正常的，如果還想對爺爺說什么話，直接說就好了。最后，爺爺聽到了我說的話，就不再回復(fù)我的話了，然后，拿起鋤頭回來了。

總結(jié)下來，就是面向連接、數(shù)據(jù)可靠，速度慢，有序的。
<u>適用于需要安全穩(wěn)定傳輸數(shù)據(jù)的場景。例如后面要講解的HTTP、HTTPS網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，F(xiàn)TP文件傳輸協(xié)議以及POP、SMTP郵件傳輸協(xié)議?；蛘唛_發(fā)交易類、支付類等軟件時，都需要基于TCP協(xié)議的Socket連接進行安全可靠的數(shù)據(jù)傳輸?shù)鹊?lt;/u>

UDP

對于UDP的數(shù)據(jù)傳輸而言，UDP不會去建立連接。它不管目的地是否存在，直接將數(shù)據(jù)發(fā)送給目的地，同時不會過問發(fā)送的數(shù)據(jù)是否丟失，到達的數(shù)據(jù)是否順序錯亂。如果你想處理這些問題的話，需要自己在應(yīng)用層自行處理。
總結(jié)下來，不面向連接、數(shù)據(jù)不可靠、速度快、無序的。
<u>適用于需要實時性較高不較為關(guān)注數(shù)據(jù)結(jié)果的場景，例如：打電話、視頻會議、廣播電臺，等。</u>

^_，最后的最后，歡迎拍磚。家里要蓋房子了，上海的房價傷不起~~~~

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